روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب از اصلی ترین روش‌ها در تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی می‌باشد که بر پایه انتقال مواد آلاینده آلی از حالت محلول به جامد معلق( بیومس یا لجن) استوار است. از تصفیه بیولوژیکی تحت عنوان تصفیه ثانویه فاضلاب نیز یاد می‌شود که هدف آن تصفیه زیستی پساب خروجی از تصفیه اولیه توسط میکروارگانیسم های هوازی و بی هوازی می‌باشد. در ادامه معرفی انواع روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به همراه توضیح هر مرحله از فرآیند انجام شده است.

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چیست؟

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب یا همان تصفیه ثانویه در تعریف به مجموعه روش‌های زیست شناختی که در آن با استفاده از فعالیت میکروارگانیزم‌ها امکان جداسازی مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی تحت شرایط خاص امکان پذیر می گردد، گفته می شود. از ویژگی های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بسیار سریع
• دارای محصولات نسبتاً غیر مضر مثل CO₂‎ وH₂O
• سطح اکسیژن متغیر در طول تصفیه ( بدلیل فعالیت میکروارگانیزم های هوازی و بی هوازی)
• نیاز به تزریق حباب های هوا

فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب از لحاظ مکانیزم به دو دسته فرآیندهای رشد معلق ( Suspended Growth) یا لجن فعال و فرآیندهای رشد چسبیده ( Attached Growth ) تقسیم بندی می‌شوند. جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به مقاله « تصفیه فاضلاب چیست؟|طبقه بندی روش‌های تصفیه فاضلاب» مراجعه فرمائید.

اهداف تصفیه بیولوژیکی فاضلاب:

• حذف مواد آلی کربن دار( BOD Carbonaceous )
• حذف مواد غیر آلی حاوی N و P

همانطور که عنوان شد هدف اصلی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب حذف مواد آلی کربن دار و انتقال آن‌ها از حالت محلول در فاضلاب به جامدات معلق است که تحت عنوان لجن فرآیندی عنوان می‌شود.

انواع روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب:

مهم‌ترین روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب عبارتند از:

• تصفیه زیستی به کمک میکروارگانیزم های بی هوازی
• تصفیه زیستی به کمک میکروارگانیزم های هوازی
• تصفیه زیستی به کمک میکروارگانیزم های هوازی نیترات ساز و بی هوازی نیترات زدا
• تصفیه زیستی به کمک میکروارگانیزم های فسفات زدا

میکروبیولوژی فاضلاب در تصفیه بیولوژیکی:

میکروارگانیزم ها:

فعالیت میکروارگانیزم ها بعنوان بازیکنان نقش اول در تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است . حذف مواد آلی کربن دار و مواد مغزی همچون ازت و فسفر به کمک میکرو ارگانیزم ها و بویژه باکتری ها انجام می گردد . از میکروارگانیزم ها برای تبدیل مواد آلی کربن دار محلول ، کلوئیدی و ذره ای که قابلیت تجزیه پذیری دارند به گازهای مختلف و تولید سلول استفاده می گردد . سلول های حاصله و یا همان  میکرو ارگانیزم های تولید شده چون دارای وزن مخصوص بیشتری از آب هستند توسط نیروی ثقل ته نشین شده و به آسانی قابل جداسازی می باشند .

بدیهی است که بافت های سلولی( لجن) باقیمانده از پساب خروجی باعث ایجاد BOD شده که در صورت عدم جداسازی مناسب، خود تولید اشکالاتی در نتیجه عمل تصفیه خواهند نمود . در طراحی و انتخاب روش تصفیه مناسب بیولوژیکی استفاده از دانش میکروبیولوژی و بیوشیمی میکروارگانیزم های بسیار حائز اهمیت است.

Co₂,H₂O,NH₃ + بیومس <——میکروارگانیزم ها(باکتری)+ اکسیژن+ ماده آلی

رشد میکروبی:

میکرو ارگانیزم ها جهت ادامه فعالیت و تولید مثل می بایست عوامل زیر را در اختیار داشته باشند:

• منبع انرژی
• کربن، جهت بافت سلول جدید
• عناصر معدنی و مغذی مانند عناصر ماکرو ( N و P ) و عناصر میکرو (Fe+2 و Cu و  Zn)

محدوده PH فعالیت میکروارگانیزم ها:

میکروارگانیزم ها قادرند در محدوده PH بین 4 تا 9.5 فعالیت نمایند . اما بهترین و مناسبترین محدوده برای فعالیت میکروارگانیزمها در شرایط هوازی و بی هوازی بین 6.5 و 8.5 می باشد.

انواع فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب:

در حالت کلی بر اساس نوع میکروارگانیزم ها( عموماً باکتری ها) می‌توان روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب را به صورت زیر دسته بندی کرد:

• تصفیه هوازی فاضلاب

شامل تمامی فرآیندهای تصفیه فاضلاب است که می‌بایست در حضور اکسیژن انجام شود. از تأثیرگذار ترین فرآیندهای زیستی( بیولوژیکی)، فرآیند هوازی می‌باشد. از جمله فرآیندهای تصفیه هوازی فاضلاب می‌توان به فرآیند لجن فعال اشاره کرد که در سال 1900 میلادی توسط دو نفر انگلیسی تکمیل گردید. این فرآیند تصفیه فاضلاب شامل زندگی میکرو اورگانیزم ها همراه ماده آلی در یک محیط غنی از اکسیژن (هوازی)است. این فرایند مشابه فرایند بیولوژیکی است که در لایه های روئی خاک رخ می دهد و حاوی تعداد زیادی میکرواورگانیسم است، با این تفاوت که میکرواورگانیسم ها در فرایند لجن فعال در یک محیط زیست مایع و کنترل شده نگه‌داری می شوند.

جهت آشنایی بیشتر با سایر روش های هوازی تصفیه فاضلاب می‌توانید به مقاله « تصفیه فاضلاب چیست؟|طبقه بندی روش‌های تصفیه فاضلاب» مراجعه بفرمائید.

• تصفیه بی هوازی فاضلاب

در فرآیند بی هوازی تصفیه فاضلاب، تصفیه بیولوژیکی بدون حضور اکسیژن انجام شده و میکروارگانیزم های بی هوازی در انجام این فرآیند نقش عمده دارند.

• تصفیه انوکسیک فاضلاب( Anoxic )

در این فعالیت ، محیط فرایند شبیه فرآیند های بی هوازی است. ولی توسط میکرو ارگانیزم های مربوطه عمل نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی یا Denitrification انجام میشود. همچنین اکسیژن مورد نیاز از طریق اکساید های نیتروژن تأمین میگردد. به طور کلی هدف از این فرآیند، حذف مواد مغذی موجود در پساب شامل نیتروژن می‌باشد. حذف مواد مغذی در فاضلاب به دلایل زیر می‌بایست انجام گیرد:

• جلوگیری از بروز پدیده یوتریفیکیشن
• جلوگیری از افزایش اکسیژن مورد نیاز جریان گیرنده
• پیشگیری از بروز آلودگی و مسمومیت

فرآیند انوکسیک فاضلاب جهت حذف نیتروژن شامل دو مرحله می‌شود:

• نیتریفیکاسیون

• فرآیند تبدیل نیتروژن آلی به نیترات
• انجام شده توسط باکتری نیتروزوموناس
• رشد آهسته این باکتری
• باکتری خود پرورده( از CO₂ به عنوان منبع کربن جهت تولید سلول های جدید و از ترکیبات نیتروژن دار به عنوان منبع انرژی تغذیه می‌کند.)
• مصرف اکسیژن زیاد
• کاهش قلیاییت: از این پارامتر می‌توان جهت نظارت بر این فرآیند بهره برد. همچنین در شرایطی نیز می‌توانیم بی کربنات نیز به پساب اضافه کنیم تا PH را در شرایط بهینه جهت ادامه این فرآیند نگه داریم.)

Co2 + بافت سلولی( لجن) + NH3 → اکسیژن( O2) + نیتروژن آلی

بافت سلولی(لجن) + نیترات ( NO3) + هیدروژن(H) →  2 O₂+ NH₃

همانطور که در واکنش های بالا مشخص است ابتدا در این مرحله تمام نیتروژن هایی که به صورت آلی وجود دارند به صورت نیترات ( NO₃ ) تبدیل می‌شود.

• نیترات زدایی یا دینیتریفیکاسیون

• حذف نیترات تولیدی در نیتریفیکاسیون
• تبدیل نیترات به گاز نیتروژن ( ازت)
• انجام شده توسط باکتری نیتروباکتر ( از کربن آلی جهت تبدیل نیترات به ازت استفاده می‌شود.)

• فسفر زدایی:

• فرآیندی که در تصفیه فاضلاب جهت حذف فسفر موجود در پساب تحت عنوان فسفر زدایی شناخته می‌شود.
• فسفر معمولاً در فاضلاب شهری با غلظت 15-5 میلی گرم بر لیتر موجود است.
• %70 پلی فسفات محلول، 30% اورتوفسفات
• حذف تنها 30-10% فسفر در تصفیه اولیه و ثانویه
• فرآیند بیولوژیکی مد نظر در این مرحله شامل مواجه کردن بیومس با شرایط متغیر و متناوب هوازی و بی هوازی می‌باشد.
• حذف فسفر توسط میکروارگانیزم های فسفر اندوز (PAO )

• فرآیندهای لاگونی

در تصفیه فاضلاب به وسیله لاگون همانند تمام روشهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب،  اکسیژن و فعالیت عوامل بیولوژیکی نقش مهمی به عهده دارند .اکسیژن لازم برای اکسیداسیون آلودگی ها ممکن است به یکی از طرق زیر تامین گردد:

• اکسیژن محلول در آب فاضلاب
• اکسیژن هوای آزاد
• اکسیژن موجود در ترکیبات معدنی و آلی
• اکسیژن حاصل از عمل فتوسنتز گیاهان آبزی

در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب با روش لاگونی اعمال تصفیه ای که در حوضهای ته نشینی اولیه ،حوضهای هوادهی و ته نشینی نهایی انجام می شود تماماً در یک واحد تصفیه انجام گرفته و لجن های حصل بدون نیاز به جمع آوری و تصفیه خاص در لاگون ته نشین شده و ممکن است هر چندسال یک بار لجن ها را از لاگون خارج نموده و مورد مصرف قرار دهند. آشغالگیری و دانه گیری نیز اغلب قبل از تصفیه فاضلاب با لاگون انجام می شود.

کاربرد تصفیه بیولوژیکی فاضلاب:

از این روش تصفیه در کنار تصفیه فیزیکی و شیمیایی جهت حذف کامل مواد آلاینده آلی و کاهش BOD فاضلاب استفاده می‌گردد. همچنین با توجه به راندمان بسیار بالای روش بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب و تولید لجن با کیفیت جهت دفع در اراضی کشاورزی به عنوان کود، می توان از این روش در تصفیه خانه های زیر با توجه به مشخصات کیفی پساب آ‌ن‌ها بهره جست:

• تصفیه فاضلاب بهداشتی انسانی
• تصفیه فاضلاب بیمارستان ها
• تصفیه فاضلاب کشتارگاه ها
• تصفیه فاضلاب کارخانجات مواد غذایی و نساجی
• تصفیه فاضلاب کارخانجات تولید مواد شوینده
• …..

مهم ترین تجهیزات در تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی:

جهت مهیا شدن شرایط کمی و کیفی فاضلاب قبل از ورود به سیستم بیولوژیکی تصفیه خانه فاضلاب می‌بایست از یکسری از تجهیزات جهت حذف ذرات جامد معلق و … استفاده کرد سپس برای هوادهی در بخش هوازی فرآیند بیولوژیکی نیز یکسری از تجهیزات فاضلاب مورد نیاز است:

• آشغالگیر های دستی و مکانیکی
• پل دوار ته نشینی جهت جمع آوری لجن
• سیستم های هوادهی از جمله استفاده از دیفیوزرهای هوادهی

استراتژی انتخابی برای تصفیه فاضلاب ممکن است برای هر واحد تولیدی متفاوت باشد. این امر توسط شرکت پژوهش صنعت آب به شکلی تعیین می گردد که نیاز کارفرما و رعایت استاندارد های محیط زیست به طور کامل پوشش داده شود. شرکت پژوهش صنعت آب با بیش از بیست سال سابقه موفق در ارائه خدمات مهندسی پیرامون طراحی، مشاوره و اجرای سیستم های تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی همراه با ضمانت کامل اخذ استاندارد محیط زیست، شما را در این امر مهم همراهی خواهد کرد. جهت دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره تخصصی رایگان از طریق راه‌های ارتباطی عنوان شده در این صفحه می‌توانید با کارشناسان ما ارتباط برقرار کنید.